高濃度氫氣的快速分析氣相色譜法

1、高濃度氫氣的快速分析氣相色譜法 2005-5-11 14:27:28  :973高濃度氫氣的快速分析氣相色譜法(南京仁華色譜科技應(yīng)用開發(fā)中心，江蘇  南京  210007)摘  要：采用新型混合載氣在常規(guī)的氣相色譜條件下，對各種混合氣體中的高含量H2進行了快速準確的分析，與傳統(tǒng)燃燒法H2分析方法相比，提高了分析準確度，節(jié)省了分析時間。   關(guān)鍵詞：混合載氣；氣相色譜法；高濃度氫氣分析。            

2、;               1前言                              氫氣H2的分析一般采用經(jīng)典的燃燒法和現(xiàn)代儀器分析方法氣相色譜法

3、。燃燒法是通過爆炸和鉑絲緩燃兩種方式對混合氣體中可燃性組份進行測定的方法，對含有兩種或兩種以上可燃性組份如CO、H2、CH4、C2H6等混合氣中的H2含量測定，那么采用燃燒法就會有局限性，而且費時，因其它可燃組份干擾H2的準確測定。而氣相色譜法中采用Ar作載氣熱導型檢測器測定H2的含量，又受到檢測器線性響應(yīng)范圍的限制。熱導型檢測器的線性范圍隨儀器的不同雖有所變化，但一般來說其范圍在025×10-2Mol/Mol，那么高于25×10-2Mol/Mol的H2就難以準確定量分析了。為此，我們采用新型混合載氣熱導檢測器，發(fā)現(xiàn)H2在濃度為25100×10-2Mol/Mol的

4、范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性響應(yīng)，在常規(guī)色譜條件下實現(xiàn)了對高濃度H2的準確快速的分析。2  實驗部分  原理氣體樣品經(jīng)六通閥定量管進入色譜柱，H2及其它組份分離后被混合載氣帶出色譜柱，由熱導型檢測器(TCD)檢測其濃度。  色譜峰圖因混合載氣中含有一定量的H2，因此當含有高濃度H2的混合氣進入色譜系統(tǒng)中分離后，H2表現(xiàn)為負峰，其它組份為正峰；所以應(yīng)該反轉(zhuǎn)儀器信號極性，使H2為正峰，其它組份峰為負峰，譜圖參見圖1。 圖混合氣色譜峰圖   實驗條件    儀  器：GC-9890A型氣相色譜儀 &

5、#160;    SARDV色譜工作站    高純氫：純度99.999%  高純氮：純度99.999%    氣體標準物質(zhì)：30.0×10-2Mol/Mol  H2/ N2 （一級標準物質(zhì)）    儀器條件：    載  氣：混合載氣       流量：35ml/min      

6、;      色譜柱：13X分子篩 4×2m 60-80目    進樣量：1ml        柱溫：90       TCD溫度：110    橋  流：180mA        標準樣品制備本實驗使用的氮中氫標準樣品均采用國家標準GB527485

7、氣體分析校準用混合氣的制備稱量法和GB10627氣體分析校準用混合氣的制備靜態(tài)容積法制備。由稱量法制備的標準氣體采用4L鋁合金氣瓶包裝。  高濃度氫的工作曲線本試驗采用靜態(tài)容積法配置氮中氫標準樣品，濃度從25100×10-2Mol/Mol，100×10-2Mol/Mol H2樣品為高純氫樣品直接進樣，每間隔5.0×10-2Mol/Mol作一個樣品點，每點進樣分析三次，取峰高平均值，濃度與峰高的關(guān)系見表1和圖2。   表1. 氫峰高與濃度的關(guān)系 H2/ N2 (×10-2Mol/Mol)25.030.035

8、.040.045.050.055.0 峰高26.131.336.541.947.152.858.1H2/ N2 (×10-2Mol/Mol)60.065.070.075.080.085.090.0峰高63.868.974.680.585.791.496.0H2/ N2 (×10-2Mol/Mol)95.0100   峰高101.8107.7    圖2. 氫工作曲線       樣品分析實例和分析誤差為了驗證該方法分析高濃度H2在不同色

9、譜儀的表現(xiàn)，我們采用稱量法配制的五種不同濃度氮中氫標準樣品，分別在惠普HP-5890型氣相色譜儀上進行分析，結(jié)果見表2。  表2. 分析結(jié)果及分析誤差  序號樣品來源（標準級別）樣品標稱濃度×10-2Mol/Mol峰高mm分析值相對誤差（）1國家一級標準30.0683  2自制二級標準32.8752  33.0+0.703同上46.41066  46.5+0.214同上60.01391  60.5+0.915同上72.31673  72.2-0.19 注：分析值是由前一次樣品

10、作為標準樣而計算出來的；     樣品峰高                       分  析  值×標樣標稱濃度      標樣峰高           &

11、#160;  分析值標稱濃度相對誤差(%)= ×100% 標稱濃度 3結(jié)果與討論 1.  結(jié)果：使用南京仁華色譜科技應(yīng)用開發(fā)中心研制的新型混合載氣，采用常規(guī)的熱導氣相色譜分析方法，能夠?qū)Ω鞣N混合氣中高濃度H2進行快速準確而且有效的分析，相對于燃燒法提高了工作效率，縮短了分析時間。2.  討論：標準物質(zhì)(或標準樣品)的使用必須遵循以下原則：標準樣品與被分析樣品背景成份應(yīng)盡量相同，與被分析樣品組份濃度值盡量相近，分析條件必須一致。從表2可以看出，如果標準樣品的濃度值與分析樣品的濃度值相差過大，就會帶來較大的誤差；以30.0×10

12、-2Mol/Mol H2/ N2為標樣來分析72.3×10-2Mol/Mol的樣品其分析值為73.5×10-2Mol/Mol，相對誤差為1.6%；因此在分析未知樣品時，提供的分析標樣濃度值應(yīng)盡量接近或相同，那么分析結(jié)果就會更準確，分析誤差會更小。 3.  對用于煉廠氣分析的多維氣相色譜系統(tǒng)HP5880A，分析氫流路N2載氣，另一分析流路采用He或H2做載氣。為了提高分析精度，降低兩種不同載氣造成的背景信號差影響，必須采用4氣路兩個熱導檢測器。如果采用南京仁華色譜科技應(yīng)用開發(fā)中心研制的新型混合載氣，只需使用同一種載氣，該系統(tǒng)可優(yōu)化成2氣路只采用一個熱導型檢測器就可完成所有組份的分析，從而大大節(jié)約了儀器使用和運行的成本，同時提高了分析工作效率。 參考文獻：2孫傳經(jīng)，氣相色譜分析原理